静置设备及金属结构制作安装工程施工技术

2H313040 静置设备及金属结构制作安装工程施工技术

在机电工程中所涉及的静置设备包括各种容器、反应器、塔器、换热设备、油罐、球罐、气柜、电解槽、电储存器、电除尘器、电除雾器和工艺金属结构。本目的重点是：掌握静置设备的分类、钢制球形储罐、钢制储罐的安装技术、熟悉钢结构制作安装技术。

2H313041掌握静置设备制作与安装技术

一、静置设备分类

（一）按静置设备的设计压力分类

1．常压设备：P＜0.1MPa；

2．低压设备：0.1MPa≤P＜1.6MPa；

3．中压设备：1.6MPa≤P＜10MPa；

4．高压设备：10MPa≤P＜100MPa；

5．超高压设备：P≥100MPa。注：P＜0时，为真空设备。

（二）按设备在生产工艺过程中的作用原理分类

1．反应设备（代号R）。如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜、高压釜、合成塔、变换炉、蒸煮锅、蒸球、磺化锅、煤气发生炉等；

2．换热设备（代号H）。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、染色器、烘缸、蒸锅、预热锅、煤气发生炉水夹套等；

3．分离设备（代号S）。如分离器、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、干燥塔、气提塔、分气缸、除氧器等；

4．储存设备（代号T）。如各种形式的储槽、储罐等；

（三）从安全监察的角度，将压力容器按照其危险性和危害性进行分类

可分为第一类压力容器、第二类压力容器和第三类压力容器。

例如高压容器、介质毒性程度为极度和高度危害的中压容器、容积大于50m3的球形储罐为第三类压力容器；介质为非易燃、易爆的中压容器、介质毒性程度为极度和高度危害的低压容器、低压管壳式余热锅炉、低压搪瓷玻璃容器为第二类压力容器；介质为非易燃、易爆的低压容器为第一类压力容器。

（四）按介质安全性质分级

1．易燃、易爆介质

汽油、酒精、液化石油气、乙炔、乙烷等。例如盛装这些介质的容器分别称作汽油罐、酒精罐、液化石油气储罐等。

2．按介质毒性的分级

分为极度危害（Ⅰ级）；高度危害（Ⅱ级）；中度危害（Ⅲ级）、轻度害（Ⅳ级）。

（五）其他非标准设备。如风洞试验台、火炬、除尘器等。

二、压力容器安装许可规则

1．压力容器安装许可规则所称压力容器，是指《特种设备安全监察条例》适用X围的压力容器；压力容器安装是指，压力容器整体就位、整体移位安装的活动；

2．需在安装现场完成最后环焊缝焊接工作的压力容器和需在现场组焊的压力容器，不属于压力容器安装许可X围。例如分段分片运至施工现场的焊接塔器、球罐等；

3．压力容器在安装前，安装单位或使用单位应向压力容器使用登记所在地的安全监察机构申报，办理报装手续；

4．压力容器安装单位，应当取得国家质量监督检验总局颁发的1级压力容器安装许可证；

5．取得压力容器制造许可资格的单位（A3级注明仅限球壳板压制和仅限封头制造者除外），可以从事相应制造许可X围内的压力容器安装工作，不需要另取压力容器安装许可资格。

例如：取得A1级许可的单位，可制造超高压容器、高压容器；取得A2级许可的单位，可制造第三类低、中压容器；A3级可进行球形储罐现场组焊或球壳板制造等；

6．取得GC1级压力管道安装许可资格的单位，或取得2级（含2级）以上锅炉安装资格的单位可以从事压力容器安装工作，不需要另取压力容器安装许可资格。

三、钢制球形储罐安装方法

（一）钢制球形储罐的构造

球罐由球罐本体、支柱及附件组成。按结构形式可分为瓜瓣式、足球式和混合式三种；但有3带、4带、5带、7带区别。

（二）球罐常用的组装方法

1．散装法。适用于400m3以上的球罐组装，是目前国内应用最广、技术最成熟的方法。其施工程序为：支柱上、下段组装→赤道带安装→下温带安装→下寒带安装→上温带安装→上寒带安装→上、下极安装。

2．分带法。适用于400～1500m3的球罐组装。由于它需要有大型起重机械，带间环缝易出现组对错边超标，目前已较少采用。

3．半球法。只适用于400m3以下小形球罐的组装。

四、钢制储罐安装方法

（一）常用钢制储罐的种类

常用的钢制储罐种类有拱顶储罐、内浮盘拱顶储罐、浮顶储罐、无力矩储罐和气柜。（二）安装组焊方法

常见的钢制储罐的安装方法有正装法、倒装法、气顶法和水浮法几种。

1．正装法

正装法是先将罐底在基础上铺焊好后，将罐壁的第一圈板逐块分别与底板垂直对接并施焊，再用机械将第二圈壁板与第一圈壁板逐块组装焊接，直至最后一圈壁板组焊完毕，最后再安装罐顶板。大型浮顶罐一般采用正装法施工。

2．倒装法

倒装法的施工程序和正装法相反，倒装法的施工程序是：罐底板铺设→在铺好的罐底板上安装最上圈板→制作并安装罐顶→整体提升→安装下一圈板→整体提升→…直至最下一圈板，依次从上到下地进行安装。

倒装法安装基本是在地面上进行，避免了高空作业，保证了安全，有利于提高质量和工效，目前在储罐施工中被广泛采用。拱顶罐采用该法施工比较多。

3．充气顶升法（或称吹气倒装法）

充气顶升是利用罐体本身的结构条件和密封性能，按照倒装法顺序，利用鼓风机向罐内鼓入空气，当压缩空气所产生的压力超过罐体重量时，罐体开始徐徐上升，当罐体浮升到一定高度时，控制进风量，使罐体平衡，并保持一定高度，而后与下一圈组装焊接直至最终完成。

充气顶升安装是一种省人力、物力的安装工艺，比常用的正装或倒装优越，已在我国大型拱顶罐施工中得到了广泛应用。

4．水浮法

它是利用水的浮力和浮船罐顶的构造特点来达到储罐组装的一种方法。

（三）常见钢制储罐的焊接方法

1．手工电弧焊接。是目前钢制储罐焊接方法中应用最广泛的一种。

2．钢制储罐的半自动焊接。主要指半自动CO2气保焊，多用于钢制储罐的底板角焊缝和顶板角焊缝的焊接。

3．钢制储罐环缝埋弧自动焊接。主要用于正装法施工的罐壁环缝焊接，它是将焊接操作机挂在刚组焊好的罐壁上缘，沿罐壁行走，带动埋弧焊机完成环缝焊接。

4、双丝埋弧自动焊接。适合于底板、顶板的角缝焊接。

5、钢制储罐立缝气电焊。是一种熔化极气体保护电弧垂直对接焊方法，采用药芯焊丝作为熔化极，用能自动控制的上升系统带动焊枪进行连续焊接，在水冷滑块的强迫成形作用下，以CO2气体保护实现单面焊双面成型。焊接效率为手工焊的20～30倍，适用于正装法施工立缝的焊接。

6、磁性角焊缝埋弧焊。主要用于罐壁板与底板的内外环角缝焊接。

五、容器的检验试验要求

（一）压力容器产品焊接试板要求

1、为检验产品焊接接头和其他受压元件的力学性能和弯曲性能，应制做纵焊缝产品焊接试板，制取试样，进行拉力、冷弯和必要的冲击试验。

2、现场组焊的球形储罐应制作立、横、平加仰三块产品焊接试板。

3、产品焊接试板的材料、焊接和热处理工艺，应在其所代表的受压元件焊接接头的焊接工艺评定合格X围内。

4、产品焊接试板由焊接产品的焊工焊接，并于焊接后打上焊工和检验员代号钢印。

5、圆筒形压力容器的纵向焊接接头的产品焊接试板，应作为筒节纵向焊接接头的延长部分（电渣焊除外）采用与施焊压力容器相同的条件和焊接工艺连续焊接。

6、球罐的产品焊接试板应在焊接产品的同时，由施焊该球形储罐的焊工采用相同的条件和焊接工艺进行焊接。

7、产品焊接试板经外观检查和射线（或超声）检测，如不合格，允许返修，如不返修，可避开缺陷部位截取试样。

8、需进行热处理以达到恢复材料力学性能或耐腐蚀性能的压力容器，其焊接试板应同炉、同工艺随容器一起进行热处理。

（二）球罐的沉降试验

球罐在充水、放水过程中，应对基础的沉降进行观测，作实测记录，并应符合下列规定。

1、沉降观测应在充水前；充水到球壳内直径的1/3时；充水到球壳内直径的2/3时；允满水时；充满水24 h后；放水后各阶段进行。

2、每个支柱基础均应测定沉降量。各支柱上应按规定焊接永久性的水平测定板。

3、支柱基础沉降应均匀。放水后，不均匀沉降量不应大于基础中心圆直径的1/1000，相邻支柱基础沉降差不应大于2mm。

4、当不均匀沉降量大于上述要求时，应采取措施进行处理。

（三）储罐的充水试验

1、储罐建造完毕，应进行充水试验，并应检查罐底严密性；罐壁强度及严密性；固定顶的强度、稳定性及严密性；浮顶及内浮顶的升降试验及严密性；浮顶排水管的严密性等。进行基础的沉降观测。

2、充水试验前，所有附件及其他与罐体焊接的构件，应全部完工，并检验合格；所有与严密性试验有关的焊缝，均不得涂刷油漆。

一般情况下，充水试验采用洁净水；特殊情况下，如采用其他液体充水试验，必须经有关部门批准。对不锈钢罐，试验用水中氯离子含量不得超过25mg/L。试验水温均不低于5℃。充水试验中应进行基础沉降观测，如基础发生设计不允许的沉降，应停止充水，待处理后，方可继续进行试验。充水和放水过程中，应打开透光孔，且不得使基础浸水。

（四）几何尺寸检验要求

1、球罐焊后几何尺寸检查内容包括：壳板焊后的棱角检查；两极及赤道截面内直径检查；支柱垂直度检查；赤道带水平度检查；人孔、接管的位置、伸出长度、法兰面与管中心轴线垂直度检查。

（2）储罐罐体几何尺寸检查内容包括：罐壁高度偏差；罐壁铅垂度偏差；罐壁焊缝角变形和罐壁的局部凹凸变形；底圈壁板内表面半径偏差；罐壁上的工卡具焊迹清除；罐底焊后局部凹凸变形；浮顶局部凹凸变形；固定顶的局部凹凸变形。

2H313042 熟悉钢结构制作与安装技术

一、钢结构制作与安装内容及施工程序

（一）钢结构制作

1．钢结构制作内容

（1）钢零件与钢部件加工：例如各种杆件、节点板、加强筋、支座、螺栓球等；

（2）钢构件制作：例如H型钢、钢柱、钢梁（吊车梁）、钢桁架、墙架、檩条、支撑、钢平台板、钢梯、金属压型板等。

2．钢构件制作程序

钢材检验→表面除锈→下料→拼接→零部件加工→部件装配→焊接→油漆→构件编号验收。

（二）钢结构安装

1．钢结构安装内容

（1）民用建筑钢结构安装有钢板房、住宅、航站楼、大型体育场（馆）、商场（厦）、宾馆、展馆、剧院、电视塔、各种公用设施、景观建筑等；

（2）工业钢结构安装有工业厂房、仓库、管架、平台、操作台、栈桥、跨线过桥等。

2．钢结构安装程序

钢结构一般安装程序为：构件检查→基础复查→钢柱安装→支撑安装→梁安装→平台板（层板、屋面板）安装→维护结构安装。例如：某汽车制造厂涂装车间多层钢结构厂房安装程序构件检查→基础复查及底面处理→钢柱安装→柱间支撑安装→主梁安装→次梁安装→承台板安装→钢屋架安装→檩条安装→水平、垂直支撑安装→屋面板安装→墙壁板安装。

又如：螺栓球节点网架高空散装法安装程序是：柱顶标高复测→可移动脚手架平台搭设→按设计图纸在平台上放线→按安装顺序进行配料→杆件装六方套→在网架中心线上安装过渡板、网架支座→安装下弦球及杆件→安装腹杆→安装上弦球及上弦杆→按轴线顺序以第一轴第一个网格单元开始完成第一轴安装→依次完成各轴网架安装。

二、钢结构制作与安装技术要求

一、钢零件及钢部件加工要求

1．钢材的切割面或剪切面，应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱，应全数检查。

2．碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不应超过900℃。低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却。

3．矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。

二、钢结构焊接要求

1．焊工

从事钢结构焊接工作的焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及认可X围内施焊。

对于已分别按冶金、电力、船舶、锅炉压力容器等行业要求取得基本考试资格的焊工，可以免除相应项目的基本考试，否则应按《建筑钢结构焊接技术规程》要求进行相应资格的考试。

2．无损检测

设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检查，超声波探伤不能对缺陷做出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准

的规定。

（四）紧固件连接要求

1．钢结构制作和安装单位应按规定分别进行高强度螺栓连摩擦面的抗滑移系数试验和复验，现场处理的构件摩擦面应单独进行抗滑移系数试验，其结果应符合设计要求。

2．除设计上采用摩擦系数小于等于0.3，并明确提出可不进行抗滑移系数试验者外，其余情况在制作时为确定摩擦面的处理方法，必须按规X要求的批量用3套同材质、同处理方法的试件供安装前复验。

（五）钢构件组装和钢结构安装要求

1．焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。

2．吊车梁和吊车桁架安装就位后不应下挠

3．多节柱安装时，每节柱的定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上，避免造成过大的积累误差。

4．钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应设计值的1.15倍。

5．涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为-25μm。每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为-5μm。

6．薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求。厚涂型防火涂料涂层的厚度，80%及以上面积应符合有关耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。

（六）钢结构分部工程竣工验收要求

钢结构作为主体结构之一时应按子分部工程竣工验收；当主体结构均为钢结构时应按分部工程竣工验收。大型钢结构工程可划分成若干个子分部工程进行竣工验收。

例如要求中间无柱子的大型报告厅、展厅、影剧院仅屋顶部分采用钢结构的，以及一些钢结构平台、操作台、管廊、管架等可作为子分部工程竣工验收；大型多垮炼钢、连铸、连轧等工业钢结构厂房可按伸缩缝或跨划分为若干个子分部工程进行竣工验收。